配電安全智能巡檢系統

南象配單安全智能巡檢系統解決方案

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.方案背景

 

配電巡檢工作就是為了能及時(shí)監測和掌握電力線(xiàn)路和電氣設備的運行情況,發(fā)現設備缺陷和設備隱患,提出具體的檢修方案,以便及時(shí)消除缺陷,預防事發(fā)生,或者盡可能將故障范圍縮小,確??煽抗╇姾碗娏ο到y穩定,達到線(xiàn)路“安全、經(jīng)濟、多供、少損”的運行目標。以往的配電系統巡視采用人工的,如:采用手工紙質(zhì)記錄法、打卡記錄法等,效率低下、作業(yè)繁重。

配電巡檢能否采取高科技的手段,進(jìn)行智能化升級,更好地完成線(xiàn)路巡檢務(wù),同時(shí)提高工作效率,節約勞動(dòng)成本、減輕勞動(dòng)強度,提高配電線(xiàn)路及電氣設的管理水平,以及在減員的情況下也能很好的保障線(xiàn)路和設備運行的可靠性與全性,建立一個(gè)智能化的配網(wǎng)設備運行環(huán)境及安全智能巡視系統就成為了一個(gè)須解決的重要課題。隨著(zhù)電力系統信息化技術(shù)的不斷發(fā)展,人工智能和物聯(lián)網(wǎng)水平的不斷提高,開(kāi)展智能巡檢工作逐漸變得更具有可操作性。

前配電巡檢主要存在這樣幾個(gè)問(wèn)題:

1、配電柜內安全隱患無(wú)法及時(shí)反饋,等到人工巡檢到位,故障早已發(fā)生造成不可挽回的損失。如:柜內空間溫度過(guò)高,柜內母線(xiàn)溫度過(guò)高等。母排燒毀1.jpg

                母排燒毀

2、柜內環(huán)境無(wú)法偵測,特別是在地下配電房;環(huán)境潮濕導致母排凝露、銹蝕,柜內相間由于潮濕導致局部空間絕緣失效導致空間放電、漏電現象;余電流超標導致漏電現象等。

圖片1.jpg

               凝露導致絕緣失

些隱患極易造成柜內火災而無(wú)法及時(shí)發(fā)現和處理導致的財產(chǎn)損失。

.南象配電安全智能巡檢系統

 2.1系統架構介紹

       南象Pbox系列配電安全智能巡檢系統采用4G+LoRa無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、高精度傳感技術(shù),配合領(lǐng)先的固態(tài)氣體電氣滅火單元為變配電系統提供科學(xué)、實(shí)時(shí)、智能的配電設備運行環(huán)境及安全智能巡檢解決方案。

本系統可以為用戶(hù)實(shí)時(shí)監測開(kāi)關(guān)柜內的火災在線(xiàn)監測情況,實(shí)時(shí)監測開(kāi)關(guān)柜內的溫度值、煙霧報警情況,實(shí)現煙霧預警、溫度預警、火災報警、快速自動(dòng)滅火功能;除了給配電設備提供基本的無(wú)人化安全保障能力外,系統還具備柜內環(huán)境和電氣監測能力,通過(guò)外接傳感器實(shí)現對柜內濕度監測、剩余電流監測、母線(xiàn)溫度監測、局部放電監測等柜內環(huán)境及電氣運行情況監測,上傳至南象電氣巡檢云平臺,實(shí)現遠程數據監測。

除了監測能力外還可以自帶動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)機制,可以和柜內智能除濕裝置、斷路器控制節點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制,當有危險情況發(fā)生時(shí),可以根據設定對其進(jìn)行精準聯(lián)動(dòng),將危險扼殺在萌芽狀態(tài)。系統總體架構如下:

圖片2.png

系統由種電力環(huán)境及安全傳感器(如電氣自動(dòng)滅火單元、剩余電流檢測器、內溫濕度傳感器、柜內智能除濕單元、高壓局放及母線(xiàn)溫度傳感器等)、無(wú)線(xiàn)采集控制器、無(wú)線(xiàn)人工智能可視化主機、南象電氣巡檢云平臺及相關(guān)移動(dòng)和web展示組成。并可以根據實(shí)際項目情況對傳感器設備進(jìn)行靈活配置。

2.2系統詳細說(shuō)明

2.2.1系統工作原理

圖片3.png


分為感知層、傳輸及邊緣計算層、匯聚處理層、云計算層四部分組成,感知層通過(guò)消防監測、環(huán)境監測、電力監測設備將現場(chǎng)柜內運行環(huán)境及安全隱患傳至傳輸及邊緣計算層,邊緣層的云采集控制器一方面根據預設,如達到危險狀態(tài),通過(guò)PID算法啟動(dòng)自動(dòng)滅火單元及環(huán)境控制裝置將安全隱患扼殺至萌態(tài),實(shí)時(shí)保護配電設備安全,另一方面云采集控制器將感知層實(shí)時(shí)采集的數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)LoRa擴頻技術(shù)上傳至人工智能可視化層,將實(shí)時(shí)數據及報警信息通過(guò)可化觸控顯示在每個(gè)配電房配備安裝人工智能可視化主機,并可以實(shí)現本地聲光警及直接手機短信報警,在危險隱患發(fā)生的第一時(shí)間通知運維巡檢人員進(jìn)行維護維修。

2.2.2.1感知層

       系統感知層由各種監測傳感器組成,涵蓋了電力環(huán)境及安全監控的方方面面,感知層主要分為消防監測與自動(dòng)滅火單元、環(huán)境監測與控制、電力監測三個(gè)板塊。消防監測主要是利用Pbox-Z1云采集控制器自帶的溫度及煙霧探測器來(lái)判斷是否有電氣火災發(fā)生。消防滅火類(lèi)設備主要是電氣自動(dòng)滅火單元Pbox-FL系列,設備采用先進(jìn)的氣體滅火技術(shù),自動(dòng)滅火單元且對設備滅火后使用不會(huì )造成任何影響。柜內環(huán)境監測與控制主要由智能除濕單元來(lái)完成整個(gè)柜內濕度和溫度控制,并將數據上傳至云采集控制器。電力監測主要由無(wú)線(xiàn)母線(xiàn)溫度傳感器及高壓局部放電單元組成,用來(lái)監測柜內放電及母線(xiàn)溫度情況。



2.2.2.1.1Pbox-CS01智能除濕單元

 

圖片4.png

智能型抽濕單元是采用半導體制冷除濕方式,主動(dòng)將密閉空間的潮濕空氣在風(fēng)扇的作用下吸入除濕風(fēng)道,空氣中的水汽經(jīng)過(guò)半導體制冷機構后冷凝成水,再通過(guò)導水管排出柜體,可以達到很好的除濕效果。通過(guò)減低空氣中含水量,使相對濕度和絕對濕度同時(shí)下降,幾乎不提高溫度,不產(chǎn)生溫差帶來(lái)的負面影響,從根本上杜絕或減少了事故的發(fā)生,也不會(huì )因高溫而加速柜內器件及柜的老化。智能型除濕單元把被動(dòng)防止凝露方式,改為主動(dòng)引導凝露,有效地防柜內設備老化、絕緣強度降低、二次端子擊穿、材料霉變及鋼結構件銹蝕等安全隱患,保證電網(wǎng)安全運行。

技術(shù)參數

項目

參數

輸入規格

1路溫濕度輸入模塊

測量溫度范圍

0℃~70℃

測量濕度范圍

0%RH~90%RH

基本誤差


溫度

±0.5℃(10℃~50℃),±1℃(0℃~70℃)

濕度

±3%RH(10%RH~90%RH),±5%RH(0%RH~90%RH)

分辨力

溫度0.1℃,濕度0.1%RH

控制方式

位式控制

輸出規格

2路繼電器輸出,250VAC/3A或30VDC/3A

工作電源

220VAC,50/60Hz,功耗〈10VA

工作環(huán)境

溫度0~50℃,濕度≤85%RH的無(wú)腐蝕性場(chǎng)合


2.2.2.1.2Pbox-LD01智能剩余電流檢測器

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Pbox-LD01系列智能電流傳感器應用電磁感應原理,對電網(wǎng)中的交流電流進(jìn)行實(shí)時(shí)測量,采用恒流和線(xiàn)性補償技術(shù),將其隔離變換為標準的直流信號輸出。DC24V或12V安全電壓供電,可用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。主要檢測用電系統的漏電流,能隨時(shí)掌握電氣線(xiàn)路和設備的情況,防止因漏電而發(fā)生的火災等事故。

主要參數:



項目

參數


DC24V供電時(shí),電流輸出時(shí)≤500Ω,電壓輸出時(shí)≥1KΩ

通訊

RS485接口/Modbus-RTU

響應時(shí)間

≤400ms

電源

電壓

DC12V或24V

功耗

≤1W

絕緣電阻

100MΩ

耐壓強度

輸入/輸出、電源之間2.0KV/1min,50Hz

溫度系數

‘-10℃~55℃時(shí),≤400ppm/℃

環(huán)境

溫度

工作:-10℃~+55℃儲存:-25℃~+70℃

濕度

≤93%RH,不結露,無(wú)腐蝕性氣體場(chǎng)所

海拔

≤2000m

安裝方式

TS35導軌,或用螺釘固定柜體上


2.2.2.1.3Pbox-MWD01智能母線(xiàn)溫度傳感

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無(wú)線(xiàn)溫度傳感器用于測量高壓帶電物體表面或接點(diǎn)處的溫度,如高壓開(kāi)關(guān)柜內的裸露觸點(diǎn)、母線(xiàn)連接處、戶(hù)外刀閘及變壓器等的運行溫度。無(wú)線(xiàn)溫度傳感器是由溫度傳感器、信號調制放大、邏輯控制電路、無(wú)線(xiàn)調制接口等組成(如下圖所示)。傳感器將采集到的溫度信號通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到云采集控制器(Z2)。

無(wú)線(xiàn)溫度傳感器原理結構

圖片7.png

主要參數

項目

參數

溫度測量范圍

-40~+200℃

測量精度

±1℃

熱敏電阻

TMP112

溫度采樣頻率

默認10秒

通訊方式

FSK

無(wú)線(xiàn)頻率

433MHz

無(wú)線(xiàn)傳輸距離

≤300米(空曠距離)

工作電源

感應取電

安裝方式

捆綁式

主體尺寸

27*22.6*10

2.2.2.1.4Pbox-NJF01高壓局放監測單元

圖片8.png

監測單元通過(guò)同軸電纜接收超高頻傳感器所采集的局部放電信號。并對該信號濾波、檢波、脈沖提取、數字濾波、局放特征量計算等數字化處理,并進(jìn)行局放判斷、數據存儲、數據上送等功能。采用嵌入式高速處理器、CPLD和射頻芯片,保證了高速采集局放信號和信號處理。局放采集器與主機采用多種通信方式,分別有無(wú)線(xiàn)傳輸、RS485傳輸和網(wǎng)線(xiàn)傳輸。

局放采集器安裝在開(kāi)關(guān)機儀表室,安裝方式有三種:磁吸附安裝、導軌固安裝和螺絲固定安裝。


術(shù)參數

項目

參數

濾波范圍

300MHz—1.5GHz(UHF)

檢測靈敏度

≤10pc

匹配阻抗

50Ω

接頭類(lèi)型

sma

通訊方式

以太網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)、RS485

通訊協(xié)議

ModbusRTU

檢測通道數

1個(gè)

電源

12VDC

固定方式

導軌


2.2.2.1.5Pbox-NJF02高壓局放傳感器

局放傳感器1.png

配合局部放電裝置進(jìn)行電磁信號采集,超高頻用于接收柜體內部由局部放電所激發(fā)的超高頻電磁波信號。其適于開(kāi)關(guān)柜出廠(chǎng)前集成安裝或對已投用的高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行停電安裝。傳感器可直接依靠磁吸安裝在開(kāi)關(guān)柜電纜室內壁上,安裝過(guò)程簡(jiǎn)單快捷。

供電方式:無(wú)源,不需要供電。

局放傳感器安裝位置如下圖:

圖片9.png


技術(shù)參數

局放傳感器技術(shù)參數

項目

參數

信號頻帶

300MHz—1.5GHz(UHF)

等效高度

10.5mm

接頭類(lèi)型

sma

固定方式

磁力吸附

產(chǎn)品尺寸

直徑95mm,厚度40mm


2.2.2.1.6Pbox-FL自動(dòng)滅火單元

圖片10.png

產(chǎn)品功能:

1.體積小,重量輕:體積小巧,便于安裝,可采用卡槽固定,適合狹小保護空間、密閉空間、無(wú)人值守空間等應用;

2.南象自動(dòng)滅火單元無(wú)需外接電源,使用壽命長(cháng),免維護、有效期6年-10年;

3.噴放速度快:噴放時(shí)間≤6秒,滅火概率高,可同時(shí)啟動(dòng)反饋信號給有需要的外部設備;

4.環(huán)境適用性好:配電柜小型氣溶膠滅火單元,采用一種創(chuàng )新藥劑封裝技術(shù)和引發(fā)技術(shù),使其使用溫度從-50℃-90℃,而傳統產(chǎn)品僅為-20℃-50℃,使其可以使用在具有復雜電場(chǎng)、磁場(chǎng)環(huán)境中,而不會(huì )引起誤動(dòng)作;

5.由于體積小、重量輕,使其相對于傳統產(chǎn)品安裝更加方便靈活,并且具有定點(diǎn)保護的功能。


產(chǎn)品參數:

項目

參數

工作溫度范圍

-50℃~+90℃

工作環(huán)境相對濕度

≤95%

釋放時(shí)間

20S

滅火時(shí)間

(噴射完后)≤15S

噴口5mm處出口溫度

≤160℃

箱體最高溫度

≤160℃

直流電阻

1-5Ω

啟動(dòng)條件

溫感探測線(xiàn)束——10年

電啟動(dòng)【DC24V/1-2A(最小啟動(dòng)電流700mA)】——長(cháng)期

啟動(dòng)溫度

160℃

安全電流

150mA/5min

多臺聯(lián)動(dòng)方式

串聯(lián)方式

生成物絕緣性能

≥20MΩ

無(wú)腐蝕性

黃銅板顏色無(wú)明顯變化

毒性試驗

無(wú)毒

外形尺寸

145*140*50mm

外殼材料

強化熱塑性塑料,符合ul94-V0

藥劑填充量

320g

防護空間

≤2.5m3

安裝方式

35mm卡軌式安裝

集成方式

連接監測模塊

2.2.2.2傳輸及邊緣計算層


2
.2.2.2.1Pbox-Z1云采集控制器

圖片11.png

1.監測柜內各種傳感器及執行裝置狀態(tài),柜內傳感器數值到達危險值時(shí),可以不通過(guò)主機直接根據主機下發(fā)下來(lái)的聯(lián)動(dòng)模型對其危險情況進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處理,并通過(guò)LoRa傳輸端向主機發(fā)出報警信息,進(jìn)而通過(guò)短信通知管理人員。

2.自帶溫度和煙霧傳感器,監測柜內溫度和煙霧情況,當煙霧和溫度達到報警值時(shí),主機發(fā)出報警信息,并發(fā)出聲光報警。

3.產(chǎn)品具備失電報警記憶功能,失電后180秒內也可向主機發(fā)送報警和狀態(tài)信息。

4.具備外接傳感器能力,接口豐富可以通過(guò)不同的人工智能物理模型不斷升級接入傳感器的種類(lèi)(具體可咨詢(xún)業(yè)務(wù))。

產(chǎn)品參數:

項目

參數

工作電壓

185~230VAC,配電柜內取電

觸點(diǎn)容量

10A/30VDC10A/250VAC

設備尺寸

129mm*99mm*40mm

防護等級

IP20

安裝方式

35mm標準導軌安裝

耐久性

10萬(wàn)次

電源指示

1路紅色指示燈

通訊方式

2路藍色通訊指示燈

狀態(tài)指示

4路紅色狀態(tài)指示燈(溫度、濕度、煙霧、自動(dòng)滅(常閉正常,常開(kāi)報警))

溫度范圍

工業(yè)級,-40℃~85℃

有線(xiàn)通訊接口

一路RS485,一路干節點(diǎn)輸入,一路繼電器24V輸出

無(wú)線(xiàn)通訊接口

Lora,433MHz頻點(diǎn)

斷電后超級電容最大維持時(shí)間

180S

靜電防護

6KV

浪涌抗擾度

交流端線(xiàn)對線(xiàn)0.5kv,線(xiàn)對地1kv

信號端線(xiàn)對地1kv

電快速瞬變脈沖群抗擾度

交流端1KV,5/50ns,5kHz

信號端0.5kv,5/50ns,5kHz



2.2.2.3匯聚處理

2.2.2.3.1Pbox-V1無(wú)線(xiàn)人工智能可視化主機

圖片12.png

產(chǎn)品功能:

Pbox-V1主機內置嵌入式執行系統,其配備人工智能可視化接口及7寸高清觸控屏,其算力可達0.8TOPS,加上南象科技特有的人工智能YOYO算法,通過(guò)LoRa無(wú)線(xiàn)接口有效的檢測和識別云采集控制器傳輸上來(lái)的數據,精準判斷配電柜內的狀態(tài),如柜內溫度、煙霧、濕度等環(huán)境信息,還可以擴展接入獲取剩余電流、母線(xiàn)溫度、局部放電等電氣參數信息。(具體接入傳感器可根據客戶(hù)需求進(jìn)行配置)

1.一臺主機最多可以接入32只無(wú)線(xiàn)云采集控制器,目視通訊距離可以達到1000米,穿透性強(最多2層2mm厚鐵皮)。

2.可以以圖形可視化顯示云采集控制器的實(shí)時(shí)狀態(tài);并可以通過(guò)云采集控制器來(lái)檢測柜內消防、電氣安全參數、運行環(huán)境等實(shí)時(shí)狀態(tài)。并將數據上傳至南象電氣巡檢云平臺。

3.支撐任意地區和國家號碼輸入,最多可以同時(shí)給10個(gè)電話(huà)號碼同時(shí)發(fā)送報警短信。(注:國內號碼直接輸入,國際號碼需加國際區號,如美國:+001)

產(chǎn)品參數:

項目

參數

工作電壓

12VDC

額定工作電流

1.5A

數據接口

RS485/4G/WIFI/LoRa

外部接口

以太網(wǎng)*1、HDMI*1.USB*3.Tape-C*1、Mln-USb*1

電源指示

1路綠色LED指示

核心芯片

4*Cortxt-A55嵌入式四核四線(xiàn)程2G主頻高速嵌入式處理器

顯示芯片

ARMMall-G522EEMC2高性能顯示處理器

支持OpenGLES1.1/2.0/3.2,OpenCL2.0.Vulkan1.1內嵌高性能2D加速硬件

人工智能處理NPU

支持0.8T算力

內存

2GBDDR4高速內存

存儲空間

32GBEMMC內置存儲空間

4G模塊

EC20高速4G全網(wǎng)通

WIFI

WIFI2.4G/5.8G雙波段自適應

使用溫度范圍

工業(yè)級.-40℃?85℃

使用濕度范圍

0~90%

產(chǎn)品外觀(guān)尺寸

195mm*127mm*40mm

顯示尺寸

155.4mm*81.82mm

嵌入安裝開(kāi)孔尺寸

177.2mm*104.9mm

重量

700g

LoRa大通訊距離

視距范圍1000米

安裝方式

配電柜嵌入式或壁掛式


人工智能可視化主機通過(guò)AI機器學(xué)習,可以自動(dòng)識別誤報警和正確報警,過(guò)濾無(wú)效信息;并可以通過(guò)AQ傳感學(xué)習,在系統中添加更多新傳感器聯(lián)動(dòng)物理型適應各種不同項目需求。其機器學(xué)習流程如下:

圖片13.png

主機采用label離散型變量算法,根據項目所需相關(guān)傳感器數據額特征進(jìn)行數據清洗,對各種報警信息數據進(jìn)行特征標定,形成根據項目業(yè)務(wù)目標相符數據集群;該集群通過(guò)機器學(xué)習建模,不斷進(jìn)行模型迭代和參數選擇,最終形理想的數據特征理想模型。人工智能可視化主機就獲得了一種新的業(yè)務(wù)邏輯模,以滿(mǎn)足新的項目業(yè)務(wù)要求。

人工智能可視化主機通過(guò)Json格式將實(shí)時(shí)分析數據上傳至南象電氣巡檢臺,平臺通過(guò)數據脫敏和數據處理,將相關(guān)歷史數據和數據分析結果在移動(dòng)端web端給用戶(hù)進(jìn)行展示。


2.2.2.4云計算層

 

象電氣巡檢云平臺基本功能介紹

2.2.2.4.1高精度的配電設備環(huán)境數據監測

       使用高精度、多功能智能傳感器包括溫度、煙霧、濕度、母線(xiàn)溫度、局放種智能控制終端,精確測量用戶(hù)負荷側安全運行情況,優(yōu)化容量設計,有助于合理分配巡檢運維人員工作,減低使用成本。

2.2.2.4.2數據采集傳

       根據配電設備安全運行指標體系和信息采集要求,按統一格式收集整理監控數據和動(dòng)態(tài)信息(上傳接口全部采用MQTT-Json標準接口協(xié)議),并按要求形成數文件進(jìn)行傳輸。

2.2.2.4.3信息處

       建立各類(lèi)據庫、信息庫,對傳輸的數據信息進(jìn)行加工處理,加載入庫,以便各種分析和查詢(xún)應用。

2.2.2.4.4實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示功能

       根據系統數據庫中的相關(guān)信息、關(guān)鍵字等對監控對象的信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示,如通過(guò)數據庫中的時(shí)間信息對監控對象信息實(shí)時(shí)顯示。

       2.2.2.4.5監測預

       分級設定限值,對監測超限值數據,予以分級預警提示,并記錄、報告預警。過(guò)對整個(gè)系統數據的分析,包括故障報警及趨勢曲線(xiàn)圖,我們可以對關(guān)鍵回路漏電流和母線(xiàn)溫度變化進(jìn)行監控,可以實(shí)現故障地及時(shí)修正和預測、設備的運調配管理。

  2.2.2.4.6事件管理

       系統可以在用電設備發(fā)生環(huán)境及安全危險時(shí),發(fā)出信息語(yǔ)音提示,報警信息可通過(guò)email、手機短信等形式通知相關(guān)人員。

       2.2.2.4.7決策支撐

       利用數學(xué)模型、預測和分析方法、政策模擬技術(shù)對有關(guān)數據進(jìn)行深入的加處理,分析預測,并根據設定參數進(jìn)行在線(xiàn)處理,以提高監控數據的應用水平,為單位領(lǐng)導決策提供支持,根據巡檢數據變化趨勢進(jìn)行科學(xué)決策和巡檢計劃。

2.2.2.4.8歷史數據管理

       系統SQLserver數據庫完成歷史數據管理,所有實(shí)時(shí)采樣數據均可保存歷史數據庫。

2.2.2.4.9報表管

       可基于系統已有模板,或自定義新的模板生成報表,可以手動(dòng)或根據預設時(shí)間生成,能轉換成EXCEL格式進(jìn)行發(fā)送和打。

2.2.2.4.10用戶(hù)管理

       了系統安全穩定運行,用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作。可以定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限,為系統運行維護管理提供可靠、安的保障。

  2.2.2.4.11第三方系統對接

       系統具有良好的開(kāi)放性,具有第三方通訊功能,可作為服務(wù)器其他程序提供,也可作為客戶(hù)端,從其他系統獲取數據。

  2.2.2.4.12系統支持web戶(hù)端

       系統提供web服務(wù),客戶(hù)端可以通過(guò)IE瀏覽器查看配電設備運行監測畫(huà)面。

 1、GIS登錄主頁(yè),顯示各個(gè)項目坐標及基本運行情

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2、每個(gè)項目配電柜內數據實(shí)時(shí)監

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